關(guān)于電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)相關(guān)問題探討

劉宇

【摘要】隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備在各行業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛，其電磁干擾問題也越來越嚴(yán)重，使電子設(shè)備的正常運(yùn)行受到了較大的影響，在這種情況下，電子設(shè)計(jì)人員更加重視對(duì)電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)，增強(qiáng)電子設(shè)備的抗干擾能力。本文電子設(shè)備電磁干擾的形式和傳遞途徑進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體闡述。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備;電磁干擾;電磁兼容設(shè)計(jì)

近年來，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展速度較快，而電子技術(shù)在社會(huì)快速發(fā)展下也得以不斷的進(jìn)步，電子設(shè)備在生產(chǎn)生活中得到廣泛的應(yīng)用，由于電子設(shè)備是由較多的電子器件組成的，所以在其周圍不可避免的出現(xiàn)電磁場(chǎng)增加的情況，在電磁環(huán)境下工作的電子設(shè)備，不可避免的會(huì)受到電磁的干擾，所以需要加強(qiáng)對(duì)電子設(shè)備的兼容設(shè)計(jì)水平，從而提升其在電磁環(huán)境下工作效率的提高。通過電子設(shè)備電磁兼容的設(shè)計(jì)，可以有效的對(duì)電磁干擾進(jìn)行控制和消除，使電子設(shè)備與其他設(shè)備聯(lián)系在一起工作時(shí)，能夠有效的保證工作性能，使其在運(yùn)行過程盡可能的減少電磁干擾所帶來的影響。

1.電磁干擾的形式

在電子設(shè)備設(shè)計(jì)是，其電磁兼容性設(shè)計(jì)主要內(nèi)容就是避免由于各種形式的電磁干擾所給電子設(shè)備運(yùn)行的帶來的影響，電磁干擾作為有害的電磁變化現(xiàn)象，其對(duì)電子設(shè)備的工作性能不可避免的會(huì)帶來一定的影響，導(dǎo)致電子設(shè)備中某些元件受到不同程度的損害，使電子設(shè)備無法正常工作。在電磁干擾的形式中有來自于內(nèi)部的干擾和外部干擾兩部分：

1.1 內(nèi)部干擾

電子設(shè)備由若干個(gè)電子元器件組成，這些元器件之間在工作時(shí)會(huì)有電容和漏電干擾、信號(hào)干擾及某些元器件在運(yùn)行時(shí)內(nèi)部發(fā)熱，使元器件的本身運(yùn)行的穩(wěn)定性受到干擾，而且對(duì)于一些大功率及高壓部件，其在運(yùn)行時(shí)會(huì)有磁場(chǎng)產(chǎn)生，從而使其他部件受到電磁的干擾。

1.2 外部干擾

電子設(shè)備在運(yùn)行過程中，除了受到來自于自身元器件及系統(tǒng)的干擾外，還會(huì)受到外部的干擾。如高電壓及電源、大功率設(shè)備、空間電磁波、工作環(huán)境、工業(yè)電網(wǎng)供電設(shè)備和電源變壓器等都會(huì)對(duì)電子設(shè)備的內(nèi)部元器件、系統(tǒng)及線路帶來不同程度的干擾，從而使電子設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性受到影響。

2.電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)

由于電磁干擾的存在，所以需要電子設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)，盡量降低電子設(shè)備在電磁環(huán)境下所受到的干擾，減少其外部和內(nèi)部因素產(chǎn)生的干擾源給電子設(shè)備運(yùn)行帶來的影響，確保電子設(shè)備能夠在特殊環(huán)境下穩(wěn)定的運(yùn)行。同時(shí)利用電磁兼容設(shè)計(jì)還可以有效的降低電子設(shè)備對(duì)其他設(shè)備的干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾因素的有效控制，避免電磁干擾的傳播，確保電子設(shè)備在電磁兼容設(shè)計(jì)下能夠免受電磁干擾。

2.1 印制電路板（PCB）的設(shè)計(jì)

印制電路板的設(shè)計(jì)是電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)中最為基礎(chǔ)的一環(huán)，PCB幾乎存在于每一種電子設(shè)備當(dāng)中，PCB除了可固定電子設(shè)備上的各種小零件外，其主要功能是提供電子設(shè)備各項(xiàng)零件的相互電氣連接。隨著電子設(shè)備復(fù)雜度的增加，PCB上的零件與線路也越來越密集。PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)電路的干擾及抗干擾能力影響很大。因此，要使電子電路獲得最佳性能，除了元器件得選擇和電路設(shè)計(jì)之外，良好的元件布局和導(dǎo)線布設(shè)在電磁兼容性也是一個(gè)非常重要的因素。

2.1.1 PCB的布局

（1）要考慮PCB的尺寸

若PCB的尺寸設(shè)置過大，印制線過長，則會(huì)增加阻抗，抗噪聲性能下降，成本也會(huì)增加;但若PCB尺寸過小，散熱困難，而且容易導(dǎo)致相鄰傳輸線間的串?dāng)_。因此，在對(duì)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將PCB的抗噪聲能力與抗串?dāng)_能力也納入考慮范圍，以保證尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

（2）在元件布局時(shí)，應(yīng)將數(shù)字電路、模擬電路以及噪聲源分別放置，將高頻電路與低頻電路分開。圍繞各功能電路的核心元件進(jìn)行布局，保證各元件沿同一方向整齊、緊湊排列，易受干擾的元器件不能相鄰布局，以防止信號(hào)間的耦合。

2.1.2 PCB的布線

PCB布線總原則為先布時(shí)鐘、敏感信號(hào)線，再布高速信號(hào)線，最后布一般的不重要的信號(hào)線。

（1）電源線、地線及印制導(dǎo)線在印制板上排列要恰當(dāng)，盡量做到短而直，以減小信號(hào)線與回線之間所形成的環(huán)路面積。

（2）電源線、地線及印制導(dǎo)線對(duì)高頻信號(hào)應(yīng)保持低阻抗。在頻率很高的情況下，電源線、地線或印制板導(dǎo)線都會(huì)成為接受與發(fā)射干擾的小天線。降低這種干擾的方法除了加濾波電容外，更值得重視的是減小其高頻阻抗。

2.2 電磁兼容中的屏蔽設(shè)計(jì)

電磁屏蔽是利用屏蔽體對(duì)電磁波的吸收、反射來達(dá)到減弱干擾能量的作用。它采用低電阻的導(dǎo)體材料，并利用電磁波在屏蔽導(dǎo)體表面產(chǎn)生反射以及在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生吸收和多次反射而達(dá)到屏蔽效果。為了優(yōu)化電子設(shè)備屏蔽設(shè)計(jì)的效果，需要使屏蔽組合體各成分間的電接觸，確保接觸電阻降到最低。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，屏蔽組合體的結(jié)構(gòu)可采用分蓋結(jié)構(gòu)、雙層門蓋及屏蔽盒側(cè)邊安裝梭形彈簧片等。另外，在屏蔽材料的選擇上，為了增加反射損耗和吸收損耗，應(yīng)挑選導(dǎo)磁率與導(dǎo)電率高的材料。此外，還應(yīng)強(qiáng)化電子設(shè)備機(jī)箱縫隙的屏蔽力，因?yàn)槠帘误w上的接縫會(huì)影響到屏蔽效果，在設(shè)計(jì)中可在機(jī)箱縫隙的接合處粘貼帶有背膠的鈹青銅簧片，由于簧片具有彈性，裝配以后會(huì)使簧片變形，接觸面會(huì)產(chǎn)生壓力，在機(jī)箱的縫隙接合處形成電氣連續(xù)性，可縮減機(jī)箱縫隙的長度，增加屏蔽效果。

2.3 電磁兼容中的濾波設(shè)計(jì)

濾波設(shè)計(jì)的主要目的就是在導(dǎo)線傳播的過程中，對(duì)于其中的電磁干擾進(jìn)行抑制，從而保證電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，針對(duì)高頻電路的干擾問題，可以采用組合式的濾波措施，然后選擇有效的阻容與感容去耦網(wǎng)絡(luò)將電源與電路分離，來有效的防止電路中的干擾信號(hào)。此外，還可以通過將濾波單元與差模單元組合的方式，共同抑制共模與差模電流。其中，共模濾波單元、差模濾波單元、雙價(jià)lc低通濾波單元具有相同的效果。在電子設(shè)備運(yùn)行的過程中，等效串聯(lián)電阻、走線導(dǎo)都會(huì)對(duì)濾波電容有很大的影響，在高頻段，濾波電容與寄生電阻會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)，可以有效的降低lc網(wǎng)絡(luò)對(duì)高頻段噪聲的衰退力。

2.4 電磁兼容中的接地設(shè)計(jì)

利用接地設(shè)計(jì)可以有效的實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備抗干擾的目標(biāo)，這就需要在調(diào)劑地要利用多點(diǎn)和就近接地的方式進(jìn)行，這樣可以有效的減少接地點(diǎn)的電位差，減少干擾的產(chǎn)生，而且還要確保接地面與接地線之間的直流阻抗在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，使接地線的電氣連接更為科學(xué)和合理。同時(shí)為了更好的提高接地的效果，則需要對(duì)接地面進(jìn)行抗氧化、抗腐蝕處理。

3.結(jié)束語

隨著電子設(shè)備開始向大型化和規(guī)模化的方向發(fā)展，電子設(shè)備的應(yīng)用已越來越普遍，在這種情況下，電子設(shè)備受到電磁干擾的問題不斷突顯出來，所以不斷對(duì)電磁兼容設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，確保其有優(yōu)化的方法不斷完善，從而使電子設(shè)備能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行。

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